21. Баланс давлений в фонтанной скважине. Артезианское фонтанирование. Фонтанирование за счет энергии выделившегося газа.

Баланс давлений в фонтанной скважине.

А ртезианское фонтанирование, при котором , то есть скважина фонтанирует за счёт высокого забойного давления, весь газ в растворён в нефти, газлифтного эффекта не наблюдается.

Рассматривается безводная фонтанная скважина, у которой НКТ спущены на забой.

При артезианском фонтанировании давление прямо пропорционально зависит от глубины .

Забойное давление , где – потери давления на трение; – средняя плотность нефти.

Потери давления на трение определяются по закону Дарси-Вейсбаха , где – длина НКТ, – потери давления на трение, выраженные в метрах столба поднимаемой жидкости на метры столба поднимаемой жидкости; – объёмная скорость движения нефти; – коэффициент характеризующий потери на трение; – дебит скважины, ; – диаметр НКТ, .

Ф онтанирование за счёт энергии выделившегося газа, при котором зависимость давления от глубины скважины нелинейная, то есть после выделения газа градиент давления уменьшается.

Рассматривается скважина, у которой НКТ спущена на забой.

Плотность газожидкостной смеси существенно отличается по длине НКТ, так как газ опережает нефть, а нефть опережает воду.

Перепад давления .

22. Параметры, характеризующие ГСЖ.(+) Истинное объемное и объемное расходное газосодержание(+).Газлифтный эффект.(-)Структура ГЖС(+)

Истинным (объёмным) газосодержанием называется отношение объёма газа к общему объёму смеси в выделенном геометрическом объёме при данных термобарических условиях .

Если вместо объёмов газа и жидкости подставить объёмные расходы и соответственно, то получиться объёмное расходное газосодержание .

Массовым расходным газосодержанием называется отношение расхода массы газа к расходу массы смеси при данных термобарических условиях .

Истинное газосодержание может быть определено, как отношение площади поперечного сечения трубы занятой свободным газом к площади живого сечения трубы . Изменение истинного газосодержания и объёмного расходного газосодержания лежит в пределах от 0 до 1. Величина объёмного расходного газосодержания больше величины истинного газосодержания из-за относительной скорости движения газа.

Структуры газожидкостных смесей.Структура газожидкостной смеси зависит от объёмных расходов жидкой и газовой фаз, от газосодержания , диаметра лифта и физико-химических свойств фаз.

С труктуры газожидкостных смесей.

1. Пузырьковая (эмульсионная) структура.

2. Чёточная (пробковая, снарядная) структура.

3. Кольцевая (стержневая) структура.

При пузырьковой (эмульсионной) структуре газовые пузырьки различных размеров более или менее равномерно распределены в жидкости. Такая структура обычно проявляется при малой газонасыщенности и характеризуется существованием малых относительных скоростей газа в жидкости . С ростом газонасыщенности при определённых свойствах газа и жидкости происходит слияние пузырьков (чёточная, пробковая структура). Газонасыщенность при такой структуре лежит в следующих пределах , относительная скорость достигает . При дальнейшем увеличении газонасыщенности чётки сливаются, и образуется кольцевая структура или структура тумана. Газонасыщенность такой структуры обычно превышает 0.7, относительная скорость газа может достигать .

23. Исследование работы газожидкостного подъемника(-). Методика проведения исследований(-). Характеристическая кривая газожидкостного подъемника (зависимость Q(V)).(+)

Х арактеристическая кривая работа газожидкостного подъёмника.

Тангенс угла соответствует максимальному коэффициенту полезного действия .

Удельный расход газа .

, где - истинное газосодержание, которое определяется по формуле , в которой – площадь живого сечения газа в трубе; – площадь сечения трубы.

Объёмное расходное газосодержание , где – объёмный расход газа в данном сечении. Если бы газ двигался с одинаковой скоростью с жидкостью, то объёмное расходное газосодержание было бы равно истинному газосодержанию.

24. Дифференциальное уравнение движения газожидкостной смеси(+)Зависимости общего градиента давления и его составляющих от расхода газа и диаметра НКТ(+)Дифференциальное уравнение движения газожидкостной смеси (потерями давления на ускорение пренебрегаем) для элементарного подъёмника имеет следующий вид , где – общие потери давления по длине элементарного подъёмника ; – средняя плотность газожидкостной смеси в элементарном подъёмнике (при давлении и температуре ); – потери давления на трение. В безразмерном виде это уравнение будет иметь вид .Общие потери энергии в метрах на метр столба смеси определяются по формуле , где – потери давления на трение в метрах на метр столба поднимаемой смеси (безразмерные потери на трение); – потери энергии на преодоление веса столба смеси в метрах на метр столба поднимаемой смеси. Величина называется потерями давления на трение по длине подъёмника .

Зависимость общих потерь энергии от расхода газа при подъёме жидкости с заданным дебитом по трубам диаметром

У величение расхода газа ведёт к увеличению истинной газонасыщенности смеси и, следовательно, к уменьшению её плотности, причём если на начальном этапе с увеличением расхода газа темп уменьшения плотности смеси высок, то при более высоком расходе газа, в связи с изменением структуры газожидкостной смеси с эмульсионной на чёточную, темп увеличения истинного газосодержания уменьшается, и темп снижения плотности смеси снижается.

Увеличение расхода газа ведёт к росту скорости смеси, и, следовательно, и потерь на трение.

Как видно из рисунка результирующая кривая имеет минимум, то есть можно подобрать расход газа, который обеспечит минимальные потери энергии при подъёме газожидкостной смеси.